6.3 Расчет и построение зависимости сил и моментов действующих на автомобиль Renault Symbol,от поперечного уклона дороги
Для решения задачи следует использовать массив исходных данных (табл.6.1) и алгоритм расчета параметров из раздела 6.1.
Используем в качестве независимой переменной угол поперечного уклона дороги равному 30 градусов.
Пример расчета одной точки (при угле β= 30 град) приведен в разделе 6.1 .
Таблица 6.3 – Результаты расчета зависимости параметров движения автомобиля Renault Symbol от поперечного уклона.
|
№ |
Параметр |
Значение |
||||||||
|
1 |
Полная масса- mа, кг |
1460 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
База- L, м |
2,471 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Часть базы- B, м |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Колея- В, м |
1,396 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Высота центра масс- hцм, м |
0,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Основной радиус поворота- R, м |
5,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Угол поперечного уклона- β, град |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
8 |
Угол поперечного уклона -β, рад |
0 |
0,1745 |
0,349 |
0,5236 |
0,6981 |
0,8727 |
1,047 |
1,2217 |
1,39626 |
|
9 |
Коэффициент сцепления- φ |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Скорость автомобиля- VА, км/ч |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
Скорость автомобиля-Va, м/с |
5,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Угол поворота колес- Ѳ, град |
24,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Угол радиуса ЦМ- φц, рад |
0,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
Радиус центра масс- Rц, м |
5,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
Скорость центра масс-Vц, м/с |
5,69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
Центробежная сила-Рц, Н |
-8632 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
Составляющая ЦБ-Рцуг, Н |
-8423 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
Касат. составляющая ЦБ- Рцу, Н |
-8423 |
-8295 |
-7915 |
-7294 |
-6452 |
-5414 |
-4211 |
-2881 |
-1463 |
|
19 |
Касат. составляющая Ga- PGY, Н |
0 |
2485 |
4894 |
7154 |
9197 |
10961 |
12391 |
13445 |
14091 |
|
20 |
Полная касательная сила-Ру, Н |
-8423 |
-5810 |
-3021 |
-140 |
2745 |
5546 |
8180 |
10564 |
12628 |
|
21 |
Норм, составляющая ЦБ - Pцz, Н |
0 |
-1463 |
-2881 |
-4211 |
-5414 |
-6452 |
-7294 |
-7915 |
-8295 |
|
22 |
Норм, составляющая Ga - Pgz, Н |
-14308 |
-14091 |
-13445 |
-12391 |
-10961 |
-9197 |
-7154 |
-4894 |
-2485 |
|
23 |
Полная нормальная сила-Рz, Н |
-14308 |
-15553 |
-16326 |
-16602 |
-16375 |
-15649 |
-14448 |
-12808 |
-10779 |
|
24 |
Сила сцепления Ry, Н |
11446 |
12443 |
13061 |
13282 |
13100 |
12519 |
11559 |
10247 |
8624 |
|
25 |
Сумма сил (Ру + Ry), Н |
3024 |
6632 |
10039 |
13142 |
15844 |
18066 |
19738 |
20811 |
21252 |
|
26 |
Момент от касательной силы, Нм |
5879 |
4056 |
2109 |
98 |
-1916 |
-3871 |
-5709 |
-7374 |
-8814 |
|
27 |
Момент от нормальной силы (модуль), Нм |
9987 |
10856 |
11395 |
11589 |
11429 |
10923 |
10085 |
8940 |
7524 |
|
28 |
Сумма моментов (строки 26 и 27) |
15866 |
14912 |
13504 |
11686 |
9514 |
7052 |
4376 |
1566 |
-1290 |
Результаты расчетов представляем графической зависимостью.
Рис 6.5 Зависимость полной боковой силы и силы сцепления колес автомобиля от угла поперечного уклона дороги ( при Vа = 20 км/ч) : 1 – сцепление Ry; 2 – полная касательная сила Py.
Из рисунка 6.5 следует, что при увеличении поперечного уклона дороги при постоянной скорости 20 км/ч несущественно уменьшается сила сцепления с дорогой (кривая 1), так как полная нормальная сила уменьшается ( потому что уменьшается прижимающая сила автомобиля).
В тоже время полная касательная сила (кривая 2) увеличивается, в диапазоне углов 0-30 градусов, автомобиль будет смещаться от цента поворота, а свыше 30 градусов автомобиль смещается к центру поворота.
При поперечном уклоне дороги 70 градусов модули сил Ry и Py совпадают, следовательно, это и будет критический угол по заносу.
Рис. 6.6 Зависимость опрокидывающего и удерживающего момента от угла поперечного уклона ( при Vа = 20 км/ч): 1 – Опрокидывающий момент Моп; 2 – удерживающий момент Муд; 3 – сумма моментов Моп и Муд.
6.4 Определение показателей устойчивости и рекомендации по обеспечению устойчивого движения автомобиля Renault Symbol.
Расчет производится по формулам взятых из практикума по теории движения автомобиля [2,стр 59].
Критическая скорость криволинейного движения по опрокидыванию рассчитывают по зависимости, не учитывающей деформацию рессор и шин АТС:
Voп = 
(β=30
град) : Voп = 
= 8,61 км/ч
(β=0
град) : Voп = 
)=
8,64 км/ч
Критическая скорость по заносу:
Vз = 
(β=30
град) :Vз = 
=3,6
км/ч
(β=0
град) : Vз = 
= 6,48 км/ч
Критический угол бокового крена по опрокидыванию:
βо
= arctg((B/2*h)-(V2*tgθ/(9,81*L))
βо = arctg ((1,396/2*0,49)-(202*0,46/(9,81*2,471))= 9,38
βо = arctg (1,396/2*0,49)=7,42
βз = arctg(φ-(V2*tgθ/(9,81*L)))
βз = arctg(0,8-(202*0,46/(9,81*2,471)))= 9,38
βз = arctg(0,8)=6,16
|
№ |
Показатель |
Размереность |
Значение |
||
|
Из графика |
Расчет |
||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1 |
Критическая скорость по заносу |
Vз (β=30 град) |
км/ч |
6,48 |
3,60 |
|
2 |
Критическая скорость по заносу |
Vз (β=0 град) |
км/ч |
- |
6,48 |
|
3 |
Критическая скорость по опрокидыванию |
V0п (β=30град) |
км/ч |
7,07 |
8,61 |
|
4 |
Критическая скорость по опрокидыванию |
V0п (β=0 град) |
км/ч |
- |
8,64 |
|
5 |
Критический угол по заносу |
βз (Vа =20 км/ч) |
Град |
8,34 |
9,38 |
|
6 |
Критический угол по заносу |
βз (Vа =0 км/ч) |
Град |
|
6,16 |
|
7 |
Критический угол по опрокидыванию |
β0 (Vа =20 км/ч) |
Град |
8,60 |
9,38 |
|
8 |
Критический угол по опрокидыванию |
β0 (Vа =0 км/ч) |
Град |
- |
7,42 |
Рекомендации по безопасной эксплуатации автомобиля Renault Symbol, с точки зрения поперечной устойчивости: